KR20000048427A - 마찰저항 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전체 및 수동체의 대향면이 원주면이나 구면 등의 곡면형상이라도 항상 안정된 마찰력을 발생시킬 수 있는 마찰저항 발생장치에 관한 것이다. 즉 본 발명에 있어서는 소정방향으로 회전가능한 회전체와, 회전체의 소정면에 대향하도록 배치된 수동체와, 회전체 및 수동체의 대향면 사이에 소정방향으로 서로 간격을 두고 배치된 다수의 롤러를 구비하고, 각 롤러의 회전축을 회전체의 회전방향에 대하여 소정의 각도를 이루도록 경사시키고 있다. 이에 따라 회전체를 수동체측에 하중을 가하면서 소정방향으로 회전시키면, 회전체 및 수동체의 한쪽에 회동자유롭게 지지된 각 롤러가 회전체 또는 수동체에 접촉하면서 회전하고, 각 롤러에 대한 하중에 따른 마찰력이 발생한다. 이 경우 각 롤러를 회전체 및 수동체의 대향면중의 어느 한쪽에 회동자유롭게 설치함과 동시에, 각 롤러를 회전체 및 수동체의 대향면중 어느 한쪽에 회동자유롭게 설치함과 동시에, 각 롤러를 회전체 및 수동체의 대향면의 다른쪽에 접촉가능하게 설치하고 있기 때문에, 각 롤러를 회전체 및 수동체중 어느 한쪽에만 접촉하면서 회전하도록 형성하는 것이 가능하게 되고, 회전체 및 수동체의 대향면이 원주면이나 구면 등의 곡면형상을 가지는 장치에도 적용할 수 있다.

Description

마찰저항 발생장치{FRICTION RESISTANCE GENERATOR}

본 발명은 각종 기계의 회전운동에 마찰력에 의한 임의의 저항을 부여하는 기구로서 이용되는 마찰저항 발생장치에 관한 것이다.

일반적으로 기계요소의 하나로서 알려지는 베어링은, 축측의 부재를 윤활유를 거쳐 지지하는 슬라이딩베어링과, 축측의 부재를 볼이나 롤러를 거쳐 지지하는 롤베어링으로 크게 구별되나, 이들은 모두 축측의 부재를 항상 원활하게 운동시키는 것이 목적이기 때문에, 각 부재사이의 마찰저항을 가능한 한 작게 하도록 하고 있다. 따라서 베어링은 운동하는 부재에 저항을 주어 동력을 제어하는 것은 아니기 때문에, 도어의 자동폐쇄기구와 같이 회전속도를 일정하게 제어하고 싶은 경우에는 쇼크어브소버나 댐퍼 등의 감쇠장치를 추가하고 있다.

또 회전하는 두 개의 부재사이에 슬라이딩마찰을 발생시키는 것으로서는, 클러치, 토오크리미터 또는 브레이크라는 기구가 알려져 있고, 이들은 각 부재를 완전하게 압착시키는 것 이외에, 슬라이딩마찰을 이용하여 각 부재사이에 하중에 따른 회전차를 생기게 하면서 동력을 전달하는 것을 목적으로 하고 있다.

그런데 앞서 설명한 슬라이딩베어링에 있어서는, 각 부재사이에 윤활유가 이상적인 상태로 개재하고 있으면, 롤베어링과 동등한 매우 작은 마찰저항으로 동작시킬 수 있으나, 윤활유를 항상 이상적인 상태로 공급하는 것은 매우 곤란하며, 때때로 서로 슬라이딩하는 두 개의 면이 직접 접촉하여 마찰력을 현저하게 증대시킨다는 단점이 있었다. 또 베어링을 사용한 회전기구에 있어서는, 회전속도를 일정하게 제어하고 싶은 경우에는 고가의 감쇠장치를 추가하는 이외에, 적당한 방법이 없고, 이 때문에 비용이 비싸짐과 동시에, 구조의 복잡화 및 대형화를 초래한다는 문제점이 있었다.

또한 클러치 등과 같이 슬라이딩마찰을 이용하여 동력을 전달하는 기구로서는 반접속상태에서의 마찰력을 일정하게 제어하는 것이 매우 곤란하며, 특히 한쪽의 부재가 다른쪽의 부재에 대하여 저속으로 회전하고 있는 경우에는, 서로 슬라이딩하는 두 개의 면에 정마찰과 동마찰이 간헐적으로 작용하여 마찰력이 매우 불안정하게 된는, 이른바 스틱·슬립이 생기기 쉽다는 단점이 있었다.

그래서 본 발명인은 물체의 회전운동에 대하여, 특별한 기구를 추가하는 일 없이 속도를 일정하게 제어할 수 있고, 또한 제어가 용이하며 항상 안정된 마찰력을 발생시킬 수 있는 마찰저항 발생장치를 일본국 특허제2733200호 및 특허 제2801153호로서 이미 제안하고 있다.

특허제2801153호의 발명은, 축심을 중심으로 회전하는 회전체와, 회전체의 회전궤도를 따라 배열된 다수의 롤러와, 각 롤러를 사이에 두고 회전체에 지름방향으로 대향하는 수동체와, 각 롤러를 서로 간격을 두고 회전자유롭게 유지하는 케이지를 구비하고, 상기 회전체 및 수동체의 대향면을 각각 회전체의 회전축에 대하여 평행하게 되도록 형성하고, 상기 각 롤러의 전동축을 회전체의 회전축을 포함하는 단면에 대하여 소정의 각도를 이루도록 경사시킨 회전마찰장치이다. 즉 이 회전마찰장치에 있어서는 회전체 또는 수동체의 적어도 한쪽을 롤러측에 임의의 하중을 가하여 압압하고, 회전체를 회전시킴으로써 각 롤러가 슬라이딩마찰을 함께 가지면서 전동하고, 안정된 마찰력을 발생시킬 수 있다.

그러나, 상기 회전마찰장치에서는 경사진 각 롤러가 회전체 및 수동체의 대향면에 각각 접촉하면서 전동하기 때문에, 회전체 및 수동체의 대향면은 서로 평행한 평면 또는 대칭형상의 면이 아니면 안된다. 이 때문에 회전체 및 수동체를 서로 지름방향으로 대향하는 원통형상 또는 구형상의 부재에 의하여 형성한 경우, 각 롤러를 회전체 및 수동체의 양쪽의 면에 균일하게 접촉시킬 수 없고, 이와 같은 곡면형상의 대향면을 가지는 회전체 및 수동체를 사용한 장치에 대한 적용이 곤란하다는 과제가 남겨지게 된다.

본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 것은, 회전체 및 수동체의 대향면이 원주면이나 구면 등의 곡면형상이더라도 항상 안정된 마찰력을 발생시킬 수 있는 마찰저항 발생장치를 제공하는 데 있다.

본 발명에 있어서는 소정방향으로 회전가능한 회전체와, 회전체의 소정의 면에 대향하도록 배치된 수동체와 회전체 및 수동체의 대향면 사이에 소정방향으로 서로 간격을 두고 배치된 다수의 롤러를 구비하고, 각 롤러의 회전축을 회전체의 회전방향에 대하여 소정의 각도를 이루도록 경사시킨 마찰저항 발생장치에 있어서, 상기 회전체 및 수동체의 대향면을 각각 소정의 곡면형상으로 형성하고, 상기 각 롤러를 회전체 및 수동체의 대향면의 어느 한쪽으로 회동자유롭게 설치함과 동시에, 각 롤러를 회전체 및 수동체의 대향면의 다른쪽에 접촉가능하게 배치하고 있다.

이에 의하여 회전체를 수동체측에 하중을 가하면서 소정방향으로 회전시키면, 회전체 및 수동체의 한쪽에 회동자유롭게 지지된 각 롤러가 회전체 또는 수동체에 접촉하면서 회전한다. 이 경우 회전체 및 수동체의 대향면이 원주면이나 구면 등의 곡면형상이더라도 각 롤러를 회전체 및 수동체의 어느 한쪽에만 접촉하면서 회전하도록 형성하는 것이 가능하다. 또 각 롤러는 회전체 또는 수동체에 회동자유롭게 지지되어 있기 때문에, 각 롤러는 회전체의 회전방향에 대하여 소정의 각도만큼 경사진 방향으로 전동하고자 하는 것을 규제하면서 회전한다. 이에 의하여 각 롤러와 회전체 또는 수동체와의 사이에 상기 하중에 따른 마찰력이 발생한다. 그 때, 각 롤러는 회전하면서 슬라이딩마찰을 발생시키기 때문에, 저속회전에 있어서도 정마찰의 발생이 적고, 항상 안정된 저항력를 얻을 수 있다.

또 상기 구성에 있어서, 회전체 및 수동체를 원통형상으로 형성하여 서로 동축형상으로 배치함과 동시에, 회전체의 축방향으로 복수의 롤러열을 설치하고, 임의의 롤러열만이 회전체 또는 수동체에 접촉하도록 회전체를 축방향으로 이동자유롭게 설치함으로써, 회전체의 축방향의 위치에 의하여 임의의 마찰력을 얻을 수 있다.

또한 회전체 및 수동체의 대향면을 구면형상으로 형성하여 서로 동심원형상으로 배치함과 동시에, 회전체를 임의의 건물의 기초구조물측에 회동자유롭게 연결하고, 수동체를 지반측에 고정함으로써 건물의 면진장치로서 기능시키는 것도 가능하다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태를 나타내는 마찰저항 발생장치의 분해사시도,

도 2는 마찰저항 발생장치의 부분사시도,

도 3은 마찰저항 발생장치의 요부평면도,

도 4는 롤러 및 지지체의 측면 단면도,

도 5는 롤러 및 지지체의 평면도,

도 6은 롤러 및 지지체의 측면도,

도 7은 마찰저항 발생장치의 동작을 나타내는 요부 측면도,

도 8은 마찰저항 발생장치의 동작을 나타내는 요부 평면도,

도 9는 본 발명의 제 2 실시형태를 나타내는 마찰저항 발생장치의 분해사시도,

도 10은 마찰저항 발생장치의 동작을 나타내는 요부 평면도,

도 11은 본 발명의 제 3 실시형태를 나타내는 마찰저항 발생장치의 분해사시도,

도 12는 본 발명의 제 4 실시형태를 나타내는 롤러 및 지지체의 측면단면도,

도 13은 본 발명의 제 5 실시형태를 나타내는 면진장치의 사시도,

도 14는 면진장치의 평면도,

도 15는 면진장치의 측면도,

도 16은 면진장치의 동작을 나타내는 측면도이다.

도 1 내지 도 8은 본 발명의 제 1 실시예를 나타내는 것으로, 본 발명의 마찰저항 발생장치를 회전브레이크에 적용가능하게 구성한 것이다.

본 실시형태의 마찰저항 발생장치는, 회전방향(A1)을 따라 회전하는 원통형상의 회전체(1)와, 회전체(1)의 바깥 둘레면에 대향하는 원통형상의 수동체(2)와, 회전체(1)의 회전궤도(A1)를 따라 배열된 다수의 롤러(3)로 이루어지고, 각 롤러(3)는 복수의 롤러열을 형성하고 있다. 또 각 롤러(3)는 지지체 (4)에 의하여 수동체(2)의 안둘레면에 각각 회동자유롭게 지지되어 있다. 한편 도 1에서는 설명의 편의상, 회전체(1), 수동체(2) 및 각 롤러(3)가 축방향으로 나뉘어져 있도록 나타내었으나, 실제로는 회전체(1) 및 수동체(2)는 서로 지름방향으로 대향하고, 각 롤러(3)는 회전체(1) 및 수동체(2)의 대향면 사이에 배치되어 있다.

각 롤러(3)는 축방향으로 연장되는 원주형상을 하고, 그 직경은 축방향 양쪽 끝측으로부터 중앙부를 향하여 서서히 작아지도록 형성되어 있다. 즉, 각 롤러(3)는 회전체(1)의 바깥 둘레면에 선접촉하도록 형성되고, 회전체(1)의 원주방향에 등간격으로 배열되어 있다. 이 경우 각 롤러(3)의 양쪽 끝을 지지하는 지지체(4)는, 베어링 등의 마찰이 적은 부재로 이루어진다.

또 상기 마찰저항 발생장치는, 각 롤러(3)를 서로 반대방향으로 경사시킨 한 쌍의 롤러열로 이루어지는 롤러열군(3a)을 회전체(1)의 축방향에 복수구비하고 있다. 이 경우 각 롤러열군(3a)에 있어서는, 도 3에 나타내는 바와 같이 롤러(3)의 회전축(B)이 회전체(1)의 회전방향으로 직교하는 단면(C)에 대하여 절대치가 같은 각도(θ)(또는-θ)만큼 경사지도록 배치되어 있다.

지지체(4)는 도 4에 나타내는 바와 같이, 롤러(3)의 양쪽 끝부(31)에 설치된 한 쌍의 베어링(41)과, 롤러(3)의 양측에 배치된 한 쌍의 지지 프레임(42)과 양쪽 끝을 각 지지프레임(42)에 지지된 샤프트(43)로 이루어지고, 롤러(3)는 각 베어링 (41)을 거쳐 샤프트(43)에 회동자유롭게 설치되어 있다. 또 각 지지프레임(42)의 다리부(44)는 볼트(45)에 의하여 수동체(2)에 고정되어 있다.

또 도 5에 나타내는 바와 같이, 한쪽의 다리부(44)에는 원호형상의 긴구멍(461)으로 이루어지는 각도조정기구(46)가 설치되어 있고, 볼트(45)를 느슨하게 하여 롤러(3)의 회전축의 경사각도(θ)(또는-θ)를 임의로 조정할 수 있게 되어 있다.

또한 도 6에 나타내는 바와 같이, 샤프트(43)의 단부(431)는 단면사각형상으로 형성되고, 각 지지프레임(42)에 설치한 긴구멍(462)에 도면중 상하방향으로 지유롭게 끼워맞추어져 있다. 또 각 긴구멍(462)내에는 샤프트(43)를 위쪽에 압압하는 스프링(47)이 설치되고, 스프링(47)에 의하여 롤러(3)가 회전체(1)측으로 가세되어 있다. 또한 샤프트(43)의 양쪽 끝부(431)에는 각각 볼트(433)가 설치되고, 각 볼트(433)에 의하여 샤프트(43)의 축방향으로의 이동이 규제되어 있다.

이상과 같이 구성된 마찰저항 발생장치에 있어서는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 회전체(1)를 수동체(2)측으로의 하중(F)을 가한 상태로 A1방향으로 회전시키면, 각 롤러(3)가 회전체(1)에 접촉하면서 회전한다. 그 때 각 롤러(3)는 도 8에 나타내는 바와 같이 각도(θ)(또는-θ)만큼 경사진 방향으로 전동하고자 하는 것을 지지체(4)로 규제하면서 회전하기 때문에, 각 롤러(3)와 회전체(1)의 사이에 축방향(B)의 하중(F)에 따른 마찰력이 발생한다. 그 때 각 롤러(3)는 회전하면서 슬라이딩마찰을 발생시키기 때문에, 저속회전에 있어서도 정마찰의 발생이 적고, 항상 안정된 저항력를 얻을 수 있다. 이 경우 가령 초기의 단계에서 정마찰이 발생하였다 하더라도 롤러(3)의 회전에 의하여 순간에 동마찰로 이행한다. 또 회전체(1)의 하중을 해제하면, 마찰력이 발생하지 않는 상태를 얻는 것도 가능하다.

이와 같이 본 실시예의 마찰저항 발생장치에 의하면, 각 롤러(3)의 회전축(B)을 회전체(1)의 회전방향(A1)으로 직교하는 단면(C)에 대하여 소정의 각도(θ)(또는 -θ)를 이루도록 경사시킴으로써, 각 롤러(3)를 회전시키면서 슬라이딩마찰을 발생시키도록 하였기 때문에, 회전체(1)의 회전운동에 있어서 수동체(2)측에 대한 하중에 비례한 임의의 저항력을 얻는 수 있고, 또한 이 하중을 변화시킴으로써 회전체(1)의 저항력을 매우 용이하게 제어할 수 있다. 그 때 상기 슬라이딩마찰은 각 롤러(3)의 회전을 따르기 때문에, 스틱·슬립의 원인이 되는 정마찰을 매우 적게 할 수 있어 항상 안정된 마찰저항을 얻을 수 있다. 따라서 상기 마찰저항 발생장치를 회전브레이크 등에 적용하는 경우는 매우 유리하다.

또 본 실시예에 의하면, 각 롤러(3)를 지지체(4)를 거쳐 수동체(2)에 회동자유롭게 설치하였기 때문에, 각 롤러(3)를 회전체(1)에만 접촉하면서 회전하도록 형성할 수 있고, 상기 실시형태와 같이 회전체(1) 및 수동체(2)의 대향면을 곡면형상의 장치에도 적용할 수 있다. 또한 상기 각 실시형태에 있어서는, 각 롤러(3)를 수동체(2)의 안둘레면에 설치한 것을 나타내었으나, 예를 들어 회전체를 바깥쪽의 원통으로 형성하고, 안쪽의 수동체에 각 롤러를 설치하도록 하여도 좋다. 이 경우, 각 롤러는 바깥쪽의 회전체와의 사이에서 마찰을 일으키기 때문에, 롤러에 생기는 마찰열에 대하여 외부로부터의 냉각효과가 뛰어난 것이 된다.

또한 상기 마찰력은 각도(θ)를 바꿈으로써 조정가능하나, 롤러(3)의 지름, 롤러(3)의 표면재질에 따라서도 제동력의 조정은 가능하다.

또 도 8에 나타내는 바와 같이, 각 롤러열의 롤러(3)는 서로 반대방향으로 같은 정도의 마찰력(f1, f2)이 생기나, 서로 회전체(1)의 축방향의 힘을 서로 상쇄하여, 결과적으로 회전체(1)는 회전궤도(A1)를 따라 축방향에 위치어긋남을 일으키는 일 없이 회전한다. 즉, 회전체(1)는 자기의 회전에 의해서는 축방향으로는 이동하지 않고, 축방향으로 변위시키는 임의의 외력에 의해서만 축방향의 이동이 가능해지도록 구성되어 있다. 이 경우 각 롤러(3)는 각각 각 롤러열의 바깥쪽을 향하여 회전하고자 하나, 각 롤러열의 롤러(3)의 경사각도(θ)(또는-θ)를 각각 상기실시형태와 반대방향으로 함으로써, 각 롤러(3)가 각각 각 롤러열의 안쪽을 향하여 전동하고자 하도록 하여도 좋다.

다음에 상기 실시형태에 있어서, 회전체(1)는 그 축방향(도 1의 A2방향)으로 이동시키는 것이 가능하다. 즉, 회전체(1)를 영역(D)의 롤러열군(3a)에만 접촉하는 위치로부터 영역(D 및 E)의 각 롤러열군(3a)에 접촉하는 위치까지 이동시키면상기 마찰저항은 증대한다. 마찬가지로 하여 회전체(1)를 영역(D, E 및 G)의 각 롤러열군(3a)에 접촉하는 위치까지 이동시키면, 상기 마찰저항은 더욱 증대한다. 따라서 각 롤러(3)의 각도를 조정하지 않고, 회전체(1)를 화살표(A2)방향의 이동량에 따라 마찰력의 크기를 임의로 조정할 수 있다. 또한 상기 마찰력을 조정하는 경우는 회전체(1)를 축방향으로 변위시키는 조정수단(도시 생략)이 별도 설치된다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 제 2 실시형태를 나타내는 것으로, 롤러(3)의 배치 이외는 제 1 실시형태와 동등하기 때문에 중복하는 설명은 생략한다.

즉, 본 실시형태에서는 각 롤러(3)를 회전체(1)의 회전방향(A1)에 대하여 각도(θ와 -θ)를 교대로 반복하여 경사지도록 배치하고 있다. 이에 의하여 1개의 롤러열(3b)에 있어서, 회전체(1)의 축방향의 한쪽 및 다른쪽에 작용하는 힘이 전체로서 균등하게 생긴다. 따라서 회전체(1)의 축방향의 힘을 상쇄할 수 있기 때문에, 회전체(1)가 스스로의 회전에 의하여 축방향에 위치어긋남을 일으키는 일이 없다. 이 경우, 롤러열(3b)을 회전체(1)의 축방향으로 복수개 설치하고, 상기 실시형태와 같이 회전체(1)를 각 롤러열(3b)의 영역(H)에서 영역(J)으로 이동시킴으로써, 마찰력의 크기를 임의로 조정할 수 있다. 또한 본 실시형태에서는 각 롤러(3)를 1개씩 교대로 반대방향으로 배치하고 있으나, 각 롤러(3)를 복수개씩 교대로 반대방향으로 배치하여도 좋다.

도 11은 본 발명의 제 3 실시형태를 나타내는 것으로, 롤러(3)의 배치이외는 제 1 실시형태와 동등하기 때문에 중복되는 설명은 생략한다.

즉 본 실시형태에서는 제 1 실시형태와 같이 배치된 롤러열군(3a)을 회전체(1)의 축심을 중심으로 하는 나선형상의 궤도(3c)를 따라 연속적으로 배열하고 있다. 이에 따라 회전체(1)를 축방향으로 이동하면, 회전체(1)에 접촉하는 롤러(3)의 수가 변화되어, 마찰력의 크기를 임의로 조정할 수 있다. 이 경우 각 롤러(3)는 회전체(1)를 축방향에 나선형상으로 연속하여 배치되어 있기 때문에, 마찰력의 크기를 무단계로 조정할 수 있다. 또 본 실시형태에서는 제 2 실시형태와 같이 각 롤러(3)를 1개씩 교대로 반대방향으로 경사지도록 배치하는 것도 가능하다.

또 도 12는 본 발명의 제 4 실시형태를 나타내는 것으로, 상기 롤러(4)의 회전에 의하여 구동되는 발전기(48)를 구비하는 것이다. 이 경우 발전기(48)는 한쪽의 지지프레임(42)에 설치되고, 발전기(48)에는 롤러(3)의 한쪽의 끝부(311)로부터 회전력이 전달되도록 되어 있다. 즉 본 발명의 마찰저항 발생장치를 회전브레이크에 사용한 경우, 발전기(48)에 의하여 제동에너지를 효율적으로 활용할 수 있고, 예를 들어 발전기(48)의 전력을 배터리에 축적해 두면, 관련되는 전자기기의 전원등으로서 이용할 수 있다. 또 롤러(3)의 회전에 대하여 발전기(48)의 부하가 가해지기 때문에, 제동력을 높이는 것도 가능하다.

또한 본 발명은 상기 각 실시형태에 한정되는 것이 아닌 것은 물론이며, 본 발명의 마찰저항 발생장치는 상기 회전브레이크기구 외에, 자동차 등의 구동축의 클러치기구, 도어의 자동폐쇄장치, 엘리베이터의 제동기구, 자동차 등의 완충기구, 시트벨트의 제동기구 등, 많은 기계에 적용할 수 있다.

또 도 13 내지 도 16은 본 발명의 제 5 실시형태를 나타내는 것으로, 본 발명의 마찰저항 발생장치를 건물의 면진장치로서 구성한 것이다. 또한 상기 실시형태와 동등한 구성부분에는 동일한 부호를 부착하여 나타낸다.

본 실시형태의 면진장치는, 반구형상으로 형성된 회전체(5)와, 회전체(5)의 내면에 대향하는 대략 반구형상의 수동체(6)를 구비하고, 회전체(5)와 수동체(6)의 사이에는 상기 실시형태와 동등한 지지체(4)에 의하여 회동자유롭게 지지된 다수의 롤러(3)가 배치되어 있다. 회전체(5) 및 수동체(6)는 각각 볼록면측을 위쪽을 향하여 서로 동심원형상으로 배치되어 있다.

회전체(5)는 수동체(6)를 덮도록 수동체(6)의 바깥지름보다도 약간 큰 내경을 가지며, 그 하단부에는 바깥쪽으로 돌출하는 복수의 돌출부(51)가 둘레방향에 간격을 두고 설치되어 있다. 또 회전체(5)의 정점부에는, 건물측의 구조물(7)에 연결되는 구형상의 연결부(52)가 설치되어 있고, 연결부(52)는 구조물(7)의 하면에 설치된 베어링(71)에 회동자유롭게 끼워맞추어져 있다. 이 경우 연결부(52)는 구조상 형태에 좋은 위치이면, 회전체(5)의 정점부이외에 배치하도 좋다.

수동체(6)는 반구 보다도 약간 크게 형성되고, 건물이 배치되는 지반에 고정되어 있다. 수동체(6)의 하단부에는 바깥쪽으로 돌출하는 복수의 돌출부(61)가 둘레방향에 간격을 두고 설치되고, 각 돌출부(61)는 회전체(5)의 각 돌출부(51)에 각각 스프링(8)을 거쳐 연결되어 있다. 즉 각 스프링(8)은 회전체(5)의 회전을 탄성적으로 규제하는 회전규제수단을 구성하고 있다.

각 롤러(3)는 지지체(4)를 거쳐 회전체(5)의 내면에 설치되고, 회전체(5)의 하단을 따른 적도선(K)을 상정한 경우, 그 위쪽의 범위(X)내에 적도선(K)을 따라 배열되어 있다. 이 경우 각 롤러(3)의 회전축(B)은 회전체(5)의 경선(L)에 대하여 각도(θ)(약 45°)를 이루도록 경사져 배치되어 있다. 또 각 롤러(3)는 중앙이 오목형상의 곡면형상을 가지기 때문에, 항상 수동체(6)의 구면에 선접촉하도록 되어 있다.

이상과 같이 구성된 면진장치에 있어서는, 통상의 상태에서는 각 스프링(8)은 서로 균형이 잡혀 있고, 회전체(5)의 정점부의 위치는 수동체(6)의 정점부와 일치하여 도 15의 상태를 유지한다. 여기서 지진 등의 가로흔들림을 받으면, 도 16에 나타내는 바와 같이 회전체(5)는 가로흔들림의 반대방향(R)으로 회동하고, 수동체(6)는 지반과 함께 M 방향으로 이동한다. 그때 회전체(5)는 각 롤러(3)에 의한 마찰저항(제동력)을 받기 때문에, 이 마찰저항에 의하여 구조물(7)측의 N 방향의 흔들림이 감쇠된다. 또 각 스프링(8)에 의하여 회전체(5)의 이동범위가 규제되어 있기 때문에, 회전체(5)가 극단적으로 회동하는 일은 없으며, 항상 각 롤러(3)가 수동체(6)에 효율적으로 접촉하는 상태로 유지된다.

이와 같이, 본 실시형태의 면진장치에 의하면, 정마찰과 동마찰이 간헐적으로 작용하는 일이 없고, 매우 안정된 제동력에 의하여 지진의 흔들림을 감쇠할 수 있다. 또 쇼크아브소버나 댐퍼 등이 복잡한 감쇠장치 등을 사용하는 일이 없기때문에, 구조의 간소화를 도모할 수 있다. 또한 회전체(5) 및 수동체(6)의 대향면을 구면형상으로 형성하였기 때문에, 회전체(5)의 3차원방향으로의 이동이 가능하여 모든 방향의 가로흔들림에 대응할 수 있다.

또 회전체(5)는 수동체(6) 및 각 롤러(3)를 위쪽으로부터 덮도록 형성되어 있기 때문에 방진의 기능을 가지며, 마루나 실내이외의 가혹한 조건하에서도 사용할 수 있다. 이 경우 구조가 간단하기 때문에 가구나 건물 등의 면진장치에는 최적이다.

또한 상기 실시형태에서는 각 롤러(3)를 중앙이 오목형상인 곡면으로 형성하여 회전체(5)측에 설치한 것을 나타내었으나, 각 롤러(3)를 중앙이 볼록형상인 곡면으로 형성하여 수동체(6)측에 설치하여 각 롤러(3)를 회전체(5)의 내면측에 접촉시키도록 하여도 좋다.

또 상기 실시형태에서는 회전규제수단으로서 복수의 스프링(8)을 사용한 것을 나타내었으나, 쇼크아부소버나 댐퍼 등의 감쇠장치 등으로 구성하여도 좋다.

또 상기 실시형태에서는 회전체(5) 및 수동체(6)의 대향면을 구면형상으로 형성한 마찰저항 발생장치를 면진장치에 사용한 예를 나타내었으나, 제동기능부착 구관절 이음매로서 각종 기계에도 적용할 수 있다.

Claims (17)

1. 소정방향으로 회전가능한 회전체와, 회전체의 소정의 면에 대향하도록 배치된 수동체와, 회전체 및 수동체의 대향면사이에 소정방향으로 서로 간격을 두고 배치된 다수의 롤러를 구비하고, 각 롤러의 회전축을 회전체의 회전방향에 대하여 소정의 각도를 이루도록 경사시킨 마찰저항 발생장치에 있어서,

   상기 회전체 및 수동체의 대향면을 각각 소정의 곡면형상으로 형성하고,

   상기 각 롤러를 회전체 및 수동체의 대향면중 어느 한쪽으로 회동자유롭게 설치함과 동시에,

   각 롤러를 회전체 및 수동체의 대향면의 다른쪽에 접촉가능하게 배치한 것을 특징으로 하는 마찰저항발생장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 각 롤러의 주위면을 회전체 또는 수동체에 있어서의 롤러와의 접촉면의 곡면형상을 따라 형성한 것을 특징으로 하는 마찰저항 발생장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 회전체 및 수동체의 대향면을 각각 원주면형상으로 형성한 것을 특징으로 하는 마찰저항 발생장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 회전체 및 수동체를 각각 원통형으로 형성하여 서로 동축형상으로 배치함과 동시에,

   회전체를 그 축심을 중심으로 회전가능하게 설치하고, 상기 각 롤러를 회전체의 원주방향으로 배열한 것을 특징으로 하는 마찰저항 발생장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 롤러를 서로 반대방향으로 경사시킨 적어도 한 쌍의 롤러열을 구비한 것을 특징으로 하는 마찰저항 발생장치.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 롤러를 소정개수씩 교대로 경사시킨 적어도 1개의 롤러열을 구비한 것을 특징으로 하는 마찰저항 발생장치.
7. 제 4항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 롤러열을 회전체의 축방향에 복수개 구비함과 동시에,

   임의의 롤러열만이 회전체 또는 수동체에 접촉하도록 회전체를 축방향으로 이동자유롭게 설치한 것을 특징으로 하는 마찰저항 발생장치.
8. 제 4항 또는 제 6항에 있어서,

   상기 롤러열을 회전체의 축심을 중심으로 나선형상으로 배치한 것을 특징으로 하는 마찰저항 발생장치.
9. 제 8항에 있어서,

   임의의 롤러만이 회전체 또는 수동체에 접촉하도록 회전체를 축방향으로 이동자유롭게 설치한 것을 특징으로 하는 마찰저항 발생장치.
10. 제 1항에 있어서,

    상기 회전체 및 수동체의 대향면을 각각 구면형상으로 형성한 것을 특징으로 하는 마찰저항 발생장치.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 회전체 및 수동체를 각각 반구형상으로 형성하여 서로 동심원형상으로 배치함과 동시에,

    회전체를 그 원심을 중심으로 회전가능하게 설치하고,

    각 롤러를 회전체의 구면을 따라 소정의 원주방향으로 배열한 것을 특징으로 하는 마찰저항 발생장치.
12. 제 11항에 있어서,

    임의의 건물의 구조물과 지반과의 사이에 설치되고,

    상기 회전체를 건물의 구조물측에 회동자유롭게 연결하며, 상기 수동체를 지반측에 고정한 것을 특징으로 하는 마찰저항 발생장치.
13. 제 12항에 있어서,

    상기 회전체의 회전을 탄성적으로 규제하는 회전규제수단을 구비한 것을 특징으로 하는 마찰저항 발생장치.
14. 제 13항에 있어서,

    상기 회전규제수단을 회전체 및 수동체를 서로 연결하는 복수의 스프링에 의하여 형성한 것을 특징으로 하는 마찰저항 발생장치.
15. 제 1항에 있어서,

    상기 각 롤러를 회전체 및 수동체의 대향방향에 대하여 이동자유롭게 설치함 과 동시에,

    각 롤러를 회전체 또는 수동체측에 가세하는 가세수단을 구비한 것을 특징으로 하는 마찰저항 발생장치.
16. 제 1항에 있어서,

    상기 각 롤러를 그 회전축의 각도를 임의로 조정가능하게 설치한 것을 특징으로 하는 마찰저항 발생장치.
17. 제 1항에 있어서,

    상기 롤러의 회전에 의하여 구동되는 발전기를 구비한 것을 특징으로 하는 마찰저항 발생장치.